AuBe_5型新相NdMgNi_(4-x)Co_x的第一性原理研究

利用密度泛函理论系统研究了AuBe_5型新相NdMgNi_(4-x)Co_x(x=0,1,2,3)的晶体学结构、弹性力学性能、热力学性质和电子结构特性.与试验数据相比,晶格常数的相对误差在0.34%之内,而晶体学参数的相对误差在0.24%之内.通过广义胡可定律、Voigt-Reuss-Hill方法和平均声速计算了弹性常数、弹性模量和德拜温度,利用Gibbs2代码计算了0～1000 K范围内的吉布斯自由能、熵和等体热容.计算的结果与其他文献计算结果符合的很好.结果表明:合金相的热稳定性随着Co含量的增加而增强.NdMgNi_(4-x)Co_x(x=0,1,2,3)合金均为韧性材料且按以下顺序增强:NdMgNi_4NdMgNi_2Co_2NdMgNi_3Co NdMgNiCo_3.随着温度升高,合金相的熵S增大而Cv值均趋近于杜隆-珀蒂极限值.对电子态密度的计算表明,NdMgNi_(4-x)Co_x(x=1,2,3)合金为磁性材料,且磁性随着Co含量的增大而增强.     

具有立方晶系结构的多晶体材料的弹性常数——Y弹性常数

提出了一个新的物理参量“Ｙ弹性常数”,并阐述了其物理含义.并将其应用于具有立方晶系结构的多晶体材料,推导了立方晶系结构的多晶体材料的Ｙ弹性常数,通过算例与具有立方晶系结构的多晶体材料的X射线弹性常数进行了比较.运用这个Ｙ弹性常数进一步推导出的多晶体材料整体的机械弹性常数的表达式与Krner的研究结果完全符合. 关键词： Y弹性常数 立方晶系 多晶体材料     

具有六方晶系结构的多晶体材料弹性常数——Y弹性常数

利用最近提出的新的物理参量——Ｙ弹性常数,将其应用于具有六方晶系结构的多晶体材料.推导了六方晶系结构的多晶体材料之Ｙ弹性常数,通过算例与具有六方晶系结构的多晶体材料之X射线弹性常数进行了比较.运用这个Ｙ弹性常数进一步推导出的多晶体材料整体之机械弹性常数的表达式与Kneer的研究结果中的表达式虽然形式不同,但针对具体材料所计算的结果却完全符合. 关键词： Y弹性常数 六方晶系 多晶体材料     

薄板状周期栅格结构中弹性波传播特性研究

相位常数面可以描述特定频率、特定结构中波的传播方向及传播区域.将相位常数面这一分析方法应用于薄板状周期栅格结构中弹性波传播特性的研究，采用集中质量法计算了周期栅格结构的相位常数面，得到了直观的三维能带结构图.相位常数面可以用二维等高线图描述，通过计算等高线上每一点的法线方向，得到了在特定通带频率下弹性波的传播方向及传播区域.这些研究对于通带频率范围内的弹性波传播特性具有重要意义. 关键词： 声子晶体 弹性波带隙 集中质量法 相位常数面     

氦泡对铝的弹性性质的影响

主要利用分子动力学方法模拟计算了含氦泡的铝的弹性性质,首先,应用第一性原理的方法计算了Al-He的相互作用势.其次,从两个不同的方面研究了氦泡对铝弹性常数的影响,一是不同的氦泡尺寸(直径分别是16, 20, 25, 30和3.5nm),二是不同的氦泡压力(即固定氦泡大小,氦泡内氦原子的个数与空位的比分别大约是5％,15％,45％ 和85％).结果表明弹性常数随着氦泡半径的增大而减小,对于固定大小的氦泡,随着氦泡内的压力变化弹性常数基本保持恒定.最后通过建立弹性复合体模型,得到的解析解定性上解释了氦泡的大小以及内压对铝的弹性常数的影响,与分子动力学模拟结果吻合. 关键词： 辐照损伤 氦泡 分子动力学 弹性常数     

尺寸相关的弹性常数对应变硅纳米线电学性质的影响

从Keating模型出发,基于离散化思想建立了计算单晶硅纳米线弹性常数和杨氏模量的半连续原子晶格力学模型. 从微扰理论和形变势理论出发,采用有限差分方法建立了计算不同晶向应变硅纳米线价带结构的数值模型. 结合上述的两个计算模型,进而应用经典弹道传输模型研究了轴向应力和弹性常数对p型硅纳米线弹道晶体管电学特性的影响. 研究结果表明,硅纳米线的弹性常数和杨氏模量呈现尺寸效应,该结果与分子动力学的模拟结果具有很好的一致性. 同时发现尺寸相关的弹性常数对硅纳米线晶体管输运电流的影响强烈依赖于单轴应力对输运电流的影 关键词： 应变硅纳米线 弹性常数 弹道电流 价带结构模型     

铀的弹性、能带结构和光学常数的第一性原理计算

采用密度泛函理论,赝势平面波方法计算了金属铀a相的晶体结构,弹性常数,体模量,电子能带结构和光学常数(折射率n和消光系数k)等.其中,铀的晶格参数,弹性常数和体模量等与实验及其它第一性原理计算结果十分吻合.计算得到了铀的光学常数,与实验结果作了对比并进行了分析说明.     

高压下TiC的弹性、电子结构及热力学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法 并结合准谐徳拜模型研究了NaCl结构的TiC在高压下的弹性性质、电子结构和热力学性质. 计算所得零温零压下的晶格常数、体弹模量及弹性常数与实验值符合得很好. 零温下弹性常数和弹性模量随压强增大而增大. 通过态密度和电荷密度的分析, Ti-C键随压强增大而增强. 运用准谐德拜模型, 成功计算了TiC在高温高压下的体弹模量、熵、热膨胀系数、徳拜温度、 Grüneisen参数和比热容. 结果表明压强对体弹模量、热膨胀系数和徳拜温度的影响大于温度对其的影响. 热容随着压强升高而减小, 在高温高压下, 热容接近Dulong-Petit极限.     

Heusler合金Pd2 CrAl四方变形、磁性及弹性常数的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的投影缀加波方法研究了Heusler合金Pd₂CrAl的四方变形、磁性和弹性常数. 四方变形中,Pd₂CrAl在c/a≈1.20处出现总能的局域最小值,对应一个稳定的马氏体. Pd₂CrAl的L2₁结构和四方结构的单胞总磁矩分别为3.825μ_B和3.512μ_B. 在这两种结构中Cr原子均是Pd₂CrAl总磁矩的主要贡献者,Pd和Cr原子间存在很强的杂化作用,Cr的3d电子的t_2g和e_g两个亚能带是Pd₂CrAl磁性的主要来源. 弹性常数的计算结果显示,Pd₂CrAl的L2₁结构和四方结构的弹性常数均满足相应结构的稳定性判据. 关键词： Heusler合金 四方变形 磁性 弹性常数     

第一性原理计算MAlH4(M=Na,K)的结构和弹性性质

基于密度泛函理论研究并比较了两种储氢材料NaAlH₄和KAlH₄的晶格参数,弹性性质和电子结构.计算结果表明NaAlH₄和KAlH₄都是绝缘体,Al—H之间是共价键,M(M=Na,K)与AlH₄之间是离子键.NaAlH₄和KAlH₄的弹性常数都比较小而且NaAlH₄的弹性常数要大于KAlH₄的弹性常数,对此给予了解释. 关键词： 配位金属氢化物 电子结构 弹性性质     

第一性原理研究Mg2 Si同质异相体的结构、电子结构和弹性性质

在第一性原理框架下,采用赝势平面波方法研究了三种Mg₂Si同质异相体的晶胞结构、电子结构和弹性性质随压强的变化关系.研究发现,反萤石结构Mg₂Si、反氯铅矿结构Mg₂Si和Ni₂In型Mg₂Si分别在压强为0-7 GPa,7.5-20.2 GPa和21.9-40 GPa范围内能够保持结构稳定.计算获得了不同压强下Mg₂Si的弹性常数、体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和各向异 关键词： 态密度 电子结构 弹性常数 第一性原理     

IrB和IrB_2力学性质的第一性原理计算

采用平面波赝势密度泛函理论对0—100 GPa静水压下P1-IrB(空间群Pnma)和P5-IrB2(空间群Pmmn)结构的平衡态晶格常数、弹性常数等性质进行了研究.研究结果表明,P1-IrB不可压缩性随着压强的增加而增强;P5-IrB2结构在0—100 GPa范围内弹性常数、体弹模量、剪切模量均呈现出有规律的变化,当所加压强为50 GPa时,杨氏模量和在b方向的晶格常数发生异常变化.对零压下P1-IrB和P5-IrB2的电子结构的研究发现,二者均没有一个明显的带隙,主要原因为Ir原子和B原子间的共价作用.从P1-IrB和P5-IrB2的能带结构和态密度图可以发现这两种结构均有金属性.     

高分子液晶条带织构的计算机模拟

首先建立了描述液晶畸变的Frank自由能的向量形式与张量形式之间的关系 ,由此得到了Frank弹性常数与描述液晶相变的取向序参量Sij的一阶空间导数的展开系数间的关系 .结合包括Landau deGennes取向自由能、Maier Saupe各向异性相互作用自由能和Frank自由能的液晶自由能泛函 ,用原胞动力学方法对关于Sij的Ginzberg Landau方程进行了数值求解 .在弯曲弹性常数远小于展曲弹性常数的前提下 ,模拟了二维液晶在剪切松弛下条带织构的形成及其小角光散射图样 ,考查了初始剪切速率的影响 .结果发现 ,由于弯曲弹性常数远小于展曲弹性常数 ,使纵向的展曲形变松弛速率远比横向的弯曲形变松弛速率迅速 ,从而导致纵向的条带结构的形成 ;初始剪切速率增大 ,开始出现条带织构的诱导时间减小且条带的特征尺寸变小 ,与实验结果一致 .     

新型石墨插层化合物HfC2结构与性质的第一性原理研究

在高压下,预测一种新型石墨插层化合物HfC₂.采用第一性原理方法对其在0 GPa下的结构和性质进行研究,分别采用GGA-PBESOL、GGA-PW91和LDA方法进行结构优化,得到的晶体学数据基本相同.弹性常数和声子谱计算证实其力学和晶格动力学稳定性,表明HfC₂在0 GPa下能够稳定存在.采用GGA-PBESOL方法计算得到HfC₂的体模量和剪切模量达到265 GPa和118 GPa,Pugh比k<0.57,是一种具有高体模量的韧性材料.HfC₂存在C-C、Hf-C共价作用,且具有金属特性和特殊层状结构,是其具有高体模量和韧性的原因.最后,对HfC₂在0~500 GPa内的键长、体模量、剪切模量、k值等进行研究,探索其力学性质随压力变化的规律.     

Mg2Sn电子结构及热力学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的赝势平面波方法系统地计算了Mg₂Sn基态的电子结构、弹性常数和热力学性质.计算结果表明Mg₂Sn的禁带宽度为0.1198eV.运用线性响应方法确定了声子色散关系和态密度,得出Mg₂Sn的热力学性质如等容比热和德拜温度.计算Mg₂Sn的热导率并与实验数据相比较. 关键词： 第一性原理 电子结构 弹性常数 热力学性质     

高压下硫化钙的弹性和热力学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法结合准谐德拜模型研究NaCl结构的CaS在高压下的弹性和热力学性质.计算得到的零温零压下的晶格常数、体弹模量与实验值符合得很好.弹性常数和弹性模量随着压强的增大而增大.压强对体弹模量和热膨胀系数的影响大于温度的影响.热容随压强的升高而降低,在高温下热容接近于Dulong-Petit极限.通过求解Gibbs自由能计算得到B1结构和B2结构CaS的相变压为36.61 GPa.     

AsI_3电子结构与弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法,对AsI3的平衡态晶格常数、弹性常数和电子结构进行了研究.研究结果表明,R-3结构的AsI3在零压下是稳定的,优化得到的平衡结构参数与实验值符合的很好.AsI3是脆性材料,具有大的弹性各向异性特征.R-3相AsI3的块体模量、剪切模量和杨氏模量分别为14.2GPa,9.8GPa和23.9GPa,泊松比为0.22,德拜温度是163K.能带结构计算表明,AsI3是带隙为2.34eV的间接带隙半导体.AsI3的化学键是弱共价键和离子键的混合.     

铟钇金属间化合物力学性能的第一性原理计算

本文基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对铟钇(In-Y)金属间化合物的力学结构稳定性、弹性性质和热力学性能进行了研究.通过结构优化得到了In_3Y、InY、InY_2三种金属间化合物的晶格常数,发现与实验值比较吻合.弹性常数的计算结果表明In-Y金属间化合物的结构是稳定的,由弹性常数推算出In_3Y、InY、InY_2三种合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量、泊松比和各向异性等力学性质,发现InY_2合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量要比其它两种的值大,其抗形变能力更强.本文还预测了In-Y金属间化合物的热力学性质,如德拜温度、热导率,通过第一性原理计算得到的In-Y金属间化合物的力学和热力学性质为In-Y合金材料的实际应用和材料设计提供了参考.     

ZnSe相变、电子结构的第一性原理计算

基于第一性原理平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,对闪锌矿结构(ZB)和岩盐结构(RS)的ZnSe在0—20GPa高压下的几何结构、态密度、能带结构进行了计算研究,分析了闪锌矿结构ZnSe和岩盐结构ZnSe的几何结构.在此基础上,研究了ZnSe的结构相变、弹性常数、成键情况以及相变压强下电子结构的变化机理.结果发现:通过焓相等原理得到的ZB相到RS相的相变压强为15.3GPa,而由弹性常数判据得到的相变压强为11.52GPa,但在9.5GPa左右并没有发现简单立方相的出现;在结构相变过程中,sp3轨道杂化现象并未消除,Zn原子的4s电子在RS相ZnSe的导电性中起主要贡献.     

ZrRh晶体结构、弹性性质和电子结构的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了ZrRh的晶体结构、弹性性质和电子结构性质.结果表明:计算的B2、B19'和ZrIr结构的平衡晶格常数与相应的实验参数符合很好.从形成焓和态密度的角度来看,ZrRh的相稳定顺序是ZrIrFe BB19'B2,ZrIr结构是最稳定的.ZrIr结构的形成焓最小,说明ZrIr结构最容易生成.利用应力-应变的方法计算了ZrRh的弹性常数,表明B2、FeB和ZrIr结构是力学稳定的.B/G和泊松比均表明ZrRh具有很好的延展性.对ZrRh的态密度研究发现,增强的Rh4d态与Zr4d态杂化作用是ZrIr结构稳定的主要原因.